解き方を教えてください…

アセトアルデヒドCH3CHOは、エチレンC2H4を触媒を用いて酸化させて得られる。この時の反応は、
2C2H4＋O2→2CH3CHO で表される。

エチレン20kgをこの反応によってアセトアルデヒドに酸化するには、理論上何kgの酸素が必要か。

答えは11.4kgです

No.2 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2022/06/16 10:37

＞この時の反応は、

2C2H4＋O2→2CH3CHO で表される。

つまり、2 mol のエチレンC2H4 と、1 mol の酸素分子O2 が反応し、2 mol のアセトアルデヒドCH3CHO が生成するということです。

もう一つの質問と合わせて考えると、物質の量の測り方である mol の考え方を理解できていませんね？

まずはそこから説明。

原子であれ分子であれ、それを「アボガドロ定数」（= 6.02 * 10^23）の個数だけ集めると、それが「1 mol」の物質量になります。

そして、原子や分子を「アボガドロ定数」（= 6.02 * 10^23）の個数だけ集めると、その質量が「原子量」「分子量」「式量」に「グラム」を付けた数値になるのです。（というか、そうななるように決めた数値が「アボガドロ定数」（= 6.02 * 10^23）ということ。原子や分子１個は極めて軽いが、このぐらいの個数を集めると「グラム」のオーダーになる）
それが「mol」の意味です。

化学反応は分子・原子どうしで起こりますから、「同じ mol 数どうし」あるいは「反応式の係数に相当する mol 数どうしが反応する」ことになるので、物質の量を「mol」で表すと便利なのです。
「同じ mol なら原子・分子の個数が同じ」ということです。

つまり、例を挙げれば
・炭素（原子量12） を「アボガドロ定数」（= 6.02 * 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 12グラム。ということは、炭素12 のモル質量は 12 g/mol。

・酸素（原子量16）を「アボガドロ定数」（= 6.02 * 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 16グラム。ということは、酸素16 のモル質量は 16 g/mol。
　気体の酸素は酸素原子が2個結合した「分子：O2」の形なので、分子量は 32。従って酸素分子を「アボガドロ定数」（= 6.02 * 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 32グラム。ということは、酸素ガスO2 のモル質量は 32 g/mol。

・CO2 （分子量44） を「アボガドロ定数」（= 6.02 * 10^23）の個数だけ集めると（つまり 1 mol の物質量）、その質量は 44グラム。ということは、CO2 （分子量44）のモル質量は 44 g/mol。


これを理解した上で問題に当たれば、

2C2H4＋O2→2CH3CHO　　　　①

の反応で、エチレンC2H4 の質量が与えられていますから、それに対応する酸素分子O2 の質量を計算すればよいわけです。
ただし、反応量としては「mol」で考えないといけません。

まず、「エチレンC2H4 の 20 kg」が何 mol かを求めます。
「エチレンC2H4」の分子量は「28」ですから、1 mol の質量は 28 g になります。つまり「mol 質量は 28 g/mol」。
では「エチレンC2H4 の 20 kg」が何 mol かというと
　20000 [g] ÷ 28 [g/mol] = 714.2857･･･ ≒ 714.3 [mol]

①の反応式から、これと反応する O2 の mol 数は
　714.2857･･･ ÷ 2 = 357.1428･･･ ≒ 357.1 [mol]

その質量は O2 の mol 質量が 32 g/mol であることを使って
　32 [g/mol] × 357.1 [mol] = 11427.2 [g] ≒ 11.4 [kg]

No.1 回答者： Tacosan 回答日時： 2022/06/16 02:10

エチレンの量から酸素の量を計算する.